第6章煤矿提升机

1、第一节 煤矿提机发展概述 第二节 缠绕式提升机 第三节 多绳摩擦轮式提升机 复习思考题 提升机是提升工作的主要设备。矿用提 升机正向着体积小、重量轻、提升能力大、 安全可靠、高效、性能稳定、自动化和智能 化的方向发展。近几年提升机技术的发展主 要体现在电控系统上，如用先进的可编程控 制装置代替了原来的继电器技术，用变频调 速代替了原来的串接电阻的调速方式。 另外，从安全和经济效益考虑，电控系 统上的静态无功补偿和变频调速系统是提升 机发展和普及的方向，它们对电网的安全运 行、提高企业的经济效益、节能减排等方面 意义重大。 目前在世界范围内运行的提升机，最大 速度可达2025 m/s，一次提升量

2、可达50 t， 电动机容量已超过10 000 kW，井深超过2 000 m。由于煤矿生产的集中化，一些煤矿 为了满足生产的需求及不同的提升任务，常 在一个井筒内安装多台提升机，例如瑞典的 基鲁那矿，在一个矩形提升塔上安装12台 多绳摩擦提升机。 随着现代采矿工业的不断发展，提升设 备在机械结构、工艺、设计理论及方法、拖 动控制及安全监测等方面都有了很大发展。 例如： 中低压和中高压盘式制动器及液压 站的投入使用。 硬齿面行星齿轮减速器的应用。 内装同步电动机主轴装置的问世 （德国西门子公司）。 利用系统工程方法进行提升系统方 案设计及改造、提升系统仿真等取得了新的 成就。 异步电动机拖动、直流

3、电动机拖动， 同步交流电动机拖动、交流变频调速方式已 在大型提升机中广泛应用。 可编程序控制器构成的提升工艺控 制、安全回路、监视回路、行程控制器、制 动控制，以及井筒信号系统应用。 一、 缠绕式提升机的类型 缠绕式提升机按钢丝绳数目分单绳缠绕 式提升机和多绳缠绕式提升机。 1.单绳缠绕式提升机 单绳缠绕式提升机按滚筒数目又分为单 滚筒和双滚筒提升机。 （1） 单滚筒提升机，只有一个滚筒， 一般用作单钩提升。如在滚筒上固定两根钢 丝绳，并且其缠绕方向相反时，也可作双钩 提升，一根钢丝绳放出，另一根钢丝绳缠回， 滚筒表面为2根钢丝绳共用，所以相对于双 滚筒提升机，其质量和体积都小。 而且单滚筒提

4、升机作双钩提升时，调节 绳长及更换提升水平不大方便。为此，将单 滚筒制成可分离的两部分：一部分与主轴固 定连接，另一部分通过调绳离合器与主轴连 接。这种形式的提升机称为可分离式单滚筒 提升机。 （2） 双滚筒提升机，主轴上装有2个 滚筒：一个安装在主轴上，称为固定滚筒； 另一个滚筒用键滑装在主轴上，通过调绳离 合器与主轴连接，称为游动滚筒。打开离合 器时两个滚筒可相对转动，能方便地调节绳 长或更换提升水平。双滚筒提升机在我国矿 山应用最多。 2.多绳缠绕式提升机 多绳缠绕式提升机是用2根以上的钢丝 绳与提升容器相连，滚筒用附加挡板分隔开， 每根钢丝绳在各自的分段上作多层缠绕，利 用平衡悬挂装置

5、调节钢丝绳间的张力平衡。 其工作原理同单绳缠绕式一样，只是用 多根钢丝绳代替一根钢丝绳与容器相连，同 时在滚筒上多层缠绕，故绳径、滚筒直径和 宽度均相应减少。 二、 单绳缠绕式提升机的组成与工作 原理 1.组成 煤矿提升机主要由工作机构、机械传动 系统、拖动控制和安全保护系统、制动系统、 润滑系统、观测和操作系统组成。 2.工作原理 单绳缠绕式提升机是利用钢丝绳在滚筒 上的缠绕和放出，实现容器的提升和下放。 钢丝绳的一端固定在提升机滚筒上，另一端 绕过天轮与提升容器连接，当滚筒由电动机 拖动以不同的方向转动时，钢丝绳在滚筒上 缠绕或放出，以带动容器完成提升任务。 三、 主轴装置和调绳离合器 主

6、轴装置和调绳离合器构成提升机的工 作机构，其主要作用是： （1） 缠绕或搭放提升钢丝绳。 （2） 承受各种正常负载（包括固定静 载荷和工作载荷）。 （3） 承受在各种事故情况下因紧急停 车所造成的冲击载荷，此时主轴装置的各部 分不应有残余变形。 （4） 当更换提升水平时，能调节钢丝 绳的长度。 （一） 主轴装置 主轴装置包括滚筒、主轴和主轴承，如 图6-1所示。 1.滚筒 固定滚筒9的右轮毂与轴采用过盈配合 无键连接，游动滚筒5通过调绳离合器3与 主轴11连接。滚筒采用全焊接结构，选用厚 筒壳加强滚筒的强度与刚度，支轮采用圆板 式或圆环式结构，避免了因焊接工艺不良引 起的加强筋附近焊接应力过高

7、，导致滚筒开 裂的弊病。 滚筒外边一般设有刻制绳槽的木衬8， 用以引导钢丝绳规则排列，减少绳的磨损， 并在一定范围内增加筒壳的强度与刚度。也 有的提升机采用加厚筒壳，直接在筒壳上车 槽，称为带绳槽滚筒。轮毂与支轮的连接， 近年来多采用高强度螺栓连接。 2.主轴 主轴是提升机承载和传动的主要部件， 主要安装滚筒、轴承、离合器、联轴器等。 主轴应能承受工作过程中的外负荷而不发生 残余变形和过量弹性变形，同时要保持一定 的使用寿命。 3.主轴承 提升机用主轴承分为滑动轴承和滚动轴 承2种。其中，滑动轴承多用在单绳缠绕式 提升机主轴上，滚动轴承用在多绳摩擦轮式 提升机的主轴上。 （1） 滑动轴承。滑动

8、轴承采用压力润 滑，由提升机集中润滑系统提供压力润滑油， 润滑油的压力通常在0.20.3 MPa。主轴 承的润滑油量通过供油指示器观察、调整， 给油量以不间断的线状为宜。 滑动轴承运行中的升温规定：采用巴氏 合金瓦时，不得超过65 ；采用铜瓦时， 不得超过75 。 滑动轴承的润滑要求：润滑油质合格， 油量适当；油圈或油链转动灵活；压力润滑 系统油路畅通，不漏油。 滑动轴承常见故障有擦伤、磨损、疲劳 剥落、腐蚀、烧瓦等现象。其造成故障的大 多原因是瞬间缺油造成擦伤，润滑不当或润 滑油不足造成磨损，润滑油变质造成腐蚀， 长时间缺油造成烧瓦。 （2） 滚动轴承。滚动轴承大多采用润 滑脂润滑，运行中滚

9、动轴承的温升不得超过 75 。选用润滑脂时，通常以针入度（即 稠度，用以衡量润滑脂的稠密程度）为主要 指标。原则上是载荷大、速度低时，应选用 针入度较低的润滑脂；反之，则选用针入度 高的润滑脂。 滚动轴承的润滑要求：润滑脂合格，油 量适当，不漏油。 滚动轴承常见故障有疲劳点蚀剥落、磨 损、轴承变蓝或发黑、轴承温度过高、运转 时有杂音或异响、塑变、内外圈裂纹、保持 架损坏、工作表面锈蚀等。 其中，因润滑不良、润滑脂不清洁、润 滑中有水分等，可造成滚动轴承的磨损、轴 承温度过高以及工作表面锈蚀等故障。 （二） 调绳离合器 双滚筒提升机都装有调绳离合器，离合 器的作用是使游动滚筒与主轴连接或脱开，

10、以便需要调节绳长或更换提升水平时，两个 滚筒可以做相对运动。 调绳离合器主要有蜗轮蜗杆式手动离合 器、齿轮离合器和摩擦手动离合器3种类型。 按其动力源可分为风动和液动两种离合器。 蜗轮蜗杆式离合器调绳操作笨重，劳动强度 大，操作时间长，已被淘汰。 摩擦离合器可以无级调速，但超载时安 全可靠性差，结构也较复杂，也逐步被淘汰。 目前应用最多的是齿轮离合器，操作方式有 手动、气压传动、电动、液压传动等。 JK型提升机的离合器均为液动齿轮离 合器。径向齿块离合器传动如图6-2所示。 其操作过程如下： （1） 离合器打开准备进行调绳。将操 作台上的调绳转换开关置于调绳位置，此时 安全电磁阀失电，提升机处

11、于安全制动状态， 电磁阀G1、G2处于通电状态，行程开关Q2 显示“脱开”信号，将电磁阀G1断电，进 行调绳操作。 （2） 调绳操作。解除固定滚筒的安全 制动（游动滚筒仍处于安全制动状态），启 动电动机带动固定滚筒转动，调节绳长或更 换水平。 （3） 离合器合上调绳结束。断开安全 电磁铁，提升机处于安全抽动状态，将电磁 阀G2断电、G1通电，行程开关Q1显示“合 上”位置，断开电磁铁G1，并恢复调绳转 换开关至原位，调绳工作全部结束。 为保证调绳工作的安全，除油路中的连 锁阀外，系统还设有防打齿的安全闭锁，即 在调绳时如果离合器事故性地由离开位置向 合上位置移动时，行程开关Q2动作，提升 机安

12、全制动，实现闭锁。 防游动滚筒误松闸的闭锁，即在调绳过 程中，游动滚筒应处于制动状态，如发生误 操作松闸时，行程开关Q3动作，提升机安 全制动，以确保调绳工作的安全。 四、 减速器和联轴器 减速器和联轴器构成提升机的机械传动 系统，减速器的作用是把电动机的转速降低 到滚筒所需的转速；联轴器的作用主要是用 来连接提升机的旋转部分，并传递动力。 1.减速器 减速器可分齿轮减速器、行星齿轮减速 器和蜗轮蜗杆减速器。其主要作用是减速和 传递动力。 2.联轴器 提升机配套的联轴器有齿轮、蛇形弹簧 联轴器等。其中，BM型、BJ型提升机的高 速轴和低速轴的联轴器为齿轮联轴器；2JK 和JKM型提升机，低速轴

13、均配套齿轮联轴器， 高速轴采用蛇形弹簧联轴器。 五、 深度指示器 1.深度指示器的主要作用 深度指示器是提升机操作作业人员的 “眼睛”，也是提升机控制和保护中的一个 不可缺少的环节。它的主要作用是： 检测指示容器在井筒中的行程和实 际位置。 容器接近井口卸载位置和井底时， 发出减速信号。 当提升机超速和过卷时，进行限速 和过卷保护。 对于多绳摩擦轮式提升机，深度指 示器还能自动调零，以消除钢丝绳在导向轮 摩擦衬垫上的滑动、蠕动和自然伸长所造成 的指示误差。 为保证调绳工作的安全，除油路中的连 锁阀外，系统还设有防打齿的安全闭锁，即 在调绳时如果离合器事故性地由离开位置向 合上位置移动时，行程开

14、关Q2动作，提升 机安全制动，实现闭锁。 2.深度指示器的类型 提升机用深度指示器有机械牌坊式、圆 盘式和数字式3种类型。 数字式深度指示器是TXKJ（T提升、X 行程速度、K控制、J监视保护）计算机提 升行程速度控制器。 为保证调绳工作的安全，除油路中的连 锁阀外，系统还设有防打齿的安全闭锁，即 在调绳时如果离合器事故性地由离开位置向 合上位置移动时，行程开关Q2动作，提升 机安全制动，实现闭锁。 六、 操作台 提升机的操作台是主提升机操作作业人 员向提升机发出各种运行指令信号的传递机 械，同时，各运行参数和工作状态也能及时 反映到操作台上，以便操作作业人员随时观 察和掌握，确保提升机安全运

15、行。 提升机操作台如图6-3所示。 1.操作台的组成 以TKD-A电控系统的提升机为例，其操 作台主要由以下部分构成： （1） 控制换向接触器和转子回路电阻 的主令控制器。 （2） 控制液压制动系统的开关和自整 角机。 （3） 实现动力制动的脚踏开关和自整 角机。 （4） 深度指示器。 （5） 监视运行参数的仪表和显示工作 状态的指示灯。 （6） 控制辅助电源的按钮开关和交换 工作状态的转换开关。 2.操作台可以实现的功能 操作作业人员在操作台上通过操作手把、 开关和按钮等可以发出指令信号，使提升机 按指令信号准确运行。 （1） 操作提升机正向或反向运行，使 提升机实现快速制动或施加不等力矩的

16、半自 动运行。 （2） 实现动力制动和对制动电流调节。 （3） 通过按钮开关启动和停止润滑油 泵、制动油泵，控制电源和动力制动电源。 （4） 当出现过卷或过放事故后可以短 接被撞开的过卷接点，以便能启动提升机， 使提升容器回到过卷前的位置。 （5） 通过转换开关实现调绳、减速等 工作状态的转换。 3.操作台上可以观察到的参数和工作状态 （1） 在速度表上可以观察运行速度和提 升方向。 （2） 通过观察深度指示器可以知道提升 容器所在的位置。 （3） 从交流电压表上可以观察高压和低 压电源的电压值。 （4） 从交流电流表上可以观察主电动 机的工作电流。 （5） 实行动力制动运行，可以观察制 动激

17、磁电流值。 （6） 可以观察电液调节装置的KT线 圈电流，掌握可调闸的制动程度。 （7） 可以观察液压站压力油的压力。 单绳缠绕式提升机的提升高度和提升能 力受到滚筒容绳量和钢丝绳强度的限制，当 矿井产量大、井筒比较深时，一般采用多绳 摩擦轮式提升机进行提升。 多绳摩擦轮式提升机按布置方式分为塔 式和落地式2种。 如图6-4、图6-5所示。 塔式多绳摩擦提升设备的布置不受矿井 地形的限制，紧凑省地，可省去天轮；全部 荷载垂直向下，井塔稳定性好；钢丝绳不裸 露在外。但是井塔造价较高，施工周期较长， 抗地震能力不如落地式。 落地式多绳摩擦提升设备可以大大降低 井塔的造价，减少矿井的初期投资，而且还

18、 可提高抵抗地震灾害的能力。我国过去多采 用塔式布置，近年来已开始设计落地式多绳 摩擦轮式提升机。 一、 提升机的组成 JKM型多绳摩擦轮式提升机主要由主轴 装置、制动系统、主电动机、减速器、导向 轮、深度指示器、齿轮联轴器、测速发电机 装置及操作台等部分组成。 如图6-6所示。 多绳摩擦轮式提升机的传动方式有以下3种 类型： （1） 主导轮通过中心驱动共轴式的、具有 弹簧基础的减速器与电动机相连接，用于单机 拖动。 （2） 主导轮通过侧动式的具有刚性基础的 减速器与电动机相连接，用于单机或双机拖动。 （3） 不带减速器，主导轮通过耦合器直接 与电动机相连接。 二、 提升机的原理 多绳摩擦轮式

19、提升机的工作原理是：数 根钢丝绳（一般为4根或6根）等距离地搭 放在主导轮（摩擦轮）的衬垫上，两端各悬 挂一个提升容器，尾绳的两端分别与两容器 的底部相连，自由地悬吊在井筒中，用来平 衡提升钢丝绳所造成的两端张力差。 当电动机带动主导轮转动时，通过衬垫 与提升钢丝绳之间产生的摩擦力，带动提升 钢丝绳及容器往复升降，完成提升任务。 三、 减速器 国产多绳摩擦轮式提升机采用的减速器 主要有：弹簧基础中心驱动式减速器、圆弧 齿轮平行轴减速器、硬齿齿轮平行轴减速器 和行星齿轮减速器。 四、 深度指示器及其调零装置 在摩擦轮式提升机的工作过程中，由于 钢丝绳靠摩擦力传动，不可避免地要出现钢 丝绳的蠕动、

20、相对滑动和弹性伸长，使深度 指示器的指针与提升容器在井筒中的位置不 相对应。 因此，摩擦轮式提升机的深度指示器必 须增加一个自动调零机构，以消除因钢丝绳 滑动、蠕动、弹性伸长等所造成的指示误差。 目前，我国设计调零机构除立式深度指示器 的调零机构外，还有水平选择器的调零机构。 1.立式深度指示器及其调零机构 图6-7所示为摩擦轮式提升机上应用的 立式（牌坊式）深度指示器原理图。与普通 牌坊式深度指示器相比，它具有两个特点： 有一个精确指示针27和具有自动调零功能。 在正常工作状态（提升钢丝绳未发生滑 动、蠕动、伸长）下，调零电动机31不转 动，与它相连的蜗杆30和蜗轮29也不转动。 此时，由主

21、轴传来的动力经轴1和轴4 使差动轮系的圆锥齿轮7、8、9转动，带动 轴11、轴14和丝杠17转动，粗针18上下移 动指示提升容器位置。 为了更精细、准确地反映提升容器停车 前的位置，在井筒中距离提升容器卸载水平 前10 m处，装有一控制电磁离合器25的磁 感继电器，提升容器经过时，电磁离合器 25合上，使齿轮24和轴26连接上，带动精 针27转动。精针刻度盘28每格表示1 m的提 升高度，这样就精确地反映了提升容器在停 车前的位置。 如果钢丝绳发生滑动、伸长和蠕动，使 容器到达卸载位置时指针尚未到达零位或已 超过零位，自整角机32的转角同预定零位 不对应，输出电压达一定值时，通过电控系 统使调

22、零电动机31转动。 此时因提升机已停止运转，故齿轮6和 7不动，蜗杆30和蜗轮29便带动轴11、14和 丝杠17转动，直到指针返回预定零位为止， 调零电动机停止运转，调零结束。 2.水平选择器的调零机构 图6-8所示为水平选择器的传动系统。 其特点是可自动调零，便于多水平提升。轴 1与提升机主轴通过链传动相连接，立轴4 和5上都安装有若干对控制器及触头，调零 电动机ZD通过触头的开闭来控制其转动和 停止。 自整角机CD转动（此时，由于调零电 动机ZD没有通电，蜗杆Z0不动）。由于发 送自整角机与安装在操纵台上的接收自整角 机的同步联系，将信息传到接收自整角机上， 从而指示提升容器在井筒中的位置。 立轴4和立轴5由提升机主轴通过一系 列齿轮、链轮传动，所以其旋转角度